堆叠多层石墨烯的太赫兹电导研究-论文.pdf

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1、第9卷第6期中国科技论文Vo1．9No．62014年6月CHINASCIENCEPAPERJurL2014堆叠多层石墨烯的太赫兹电导研究周译玄，郑新亮，徐新龙，任兆玉(1．西北大学光子学与光子技术研究所，西安710069；2．西北大学物理系，西安710069)摘要：单层石墨烯具有可调的太赫兹电导，有望应用于制作新型太赫兹器件，然而这种调谐的变化范围有限，通过多层石墨烯的堆叠可以拓展石墨烯太赫兹器件的性能上限。本文通过太赫兹时域光谱研究了石英衬底上不同层数堆叠的石墨烯的太赫兹透过特性，并使用Drude模型以及菲涅尔定律对实验结果进行了理论模拟。实验数据与理论结果的匹配表

2、明：随机堆叠的多层石墨烯在太赫兹波段可以看作没有电子耦合的多个单层石墨烯，其太赫兹电导具有更宽的调谐范围，同时化学掺杂可以进一步提高材料的载流子浓度，从而获得更高的太赫兹电导。关键词：石墨烯；太赫兹；电导；时域光谱中图分类号：0433文献标志码：A文章编号：2095—2783(2014)06—0673—04StudyontheterahertzconductivityofstackedmultilayergrapheneZhouYixuan1，ZhengXinliang，XuXinlong，RenZhaoyu(1．InstituteofPhotonicsandPhot

3、on—Technology，NorthwestUniversity，Xi’an710069，China；2．DepartmentofPhysics，NorthwestUniversity，Xi’an710069，China)Abstract：Monolayergraphenehastunableterahertzconductivity，thereforeithasanexcellentapplicationprospectinpotentialnewterahertz(THz)devices．Inordertofurtherextendthemodulationde

4、pthofgraphene-basedTHzdevices，thestudyofstackedmuhilayergraphenewillbeveryusefu1．Inthispaper，THztime-domainspectroscopyhasbeenemployedtOinvestigatethetransmissioncharacteristicsofstackedmultilayergraphenesamplesonquartzsubstrates．TheoreticalanalysisbasedonDrudemode1andFresnelcoefficient

5、shavebeenusedtoexplaintheexperimentalphenomena．TheresultsshowthatrandomlystackedmultilayergraphenewhichcanbetreatedasmultipleelectronicallydecoupledmonolayergrapheneintheTHzregionhasmoreex—tendedvariationrangeofTHzconductivity．WhatiSmore。thecarrierconcentrationinthemateria1canbefurtheri

6、mprovedbychemicaldoping，resultinginhigherTHzconductivity．Keywords：graphene；terahertz；conductivity；time-domainspectroscopy作为现阶段光学领域研究的热点，太赫兹光调制器l_10_等，都已经展现出了良好的应用前景。(THz)技术在高速通信、高灵敏传感、无损光谱检然而，这些器件的调制深度尚不足以达到工业应用测、生物医学成像、安全检查等领域展现出了广阔的的要求，这是因为单层石墨烯的载流子浓度只能在应用前景[1]。然而，高性能的新型太赫兹器件，例有限范围内调控

7、。因此，如何进一步提高石墨烯太如发射源、探测器、调制器、分束器、色散光学元件赫兹器件的性能变得尤为重要。等，仍然亟待开发，以打破目前太赫兹技术的器件性一种直接有效的方法是利用多层石墨烯来拓展能瓶颈r3]。目前传统的材料，往往难以完全满足高材料太赫兹电导的变化范围。然而，多层石墨烯的性能太赫兹器件的设计要求，因此新型太赫兹光电太赫兹电导存在很多尚未明确的问题。例如，多层应用材料的研究变得十分迫切_4]。石墨烯的层与层之间存在堆叠方式的差异。直接生石墨烯是一种单层碳原子组成的二维材料，它长得到的AB堆叠的多层石墨烯的性质与单层石墨具有优异、独特的光电性能